CN101806203B - 高压水力旋转解堵装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压水力旋转解堵装置，本装置在主轴上装配轴用弹性挡圈、滚针轴承、推力球轴承、外壳，在主轴下端中孔装有预紧弹簧、摩擦副静环，主轴上端有阻力块、阻力调整弹簧、阻力调整螺栓，喷头前部装有轴心喷嘴、周边喷嘴。本发明以高压水为工作介质，周边喷嘴与轴心呈一定的夹角，射流从周边喷嘴射出产生一定的反冲力，推动喷头旋转，形成旋转射流，冲击井底堵塞物，阻力调整螺栓和摩擦副共同实现喷头的旋转限速，利用端面密封等技术解决了油、气井清砂解堵中的问题，具有结构复杂、旋转阻力小、使用寿命长等优点，使高压水力旋转解堵技术在油、气井清砂解堵领域得到广泛的推广应用。

Description

高压水力旋转解堵装置

技术领域

本发明涉及一种高压水力旋转解堵装置，适用于油、气井清砂解堵领域。

背景技术

气井在开发、生产过程中添加的缓蚀剂、起泡剂，产气过程中析出的油、砂，油套管管腐蚀产生的垢块等经过长时间的堆积逐步掩埋产层，会造成油、气井的减产甚至停产，因此需要进行清砂处理。目前已基本形成了三大类清砂技术，即水力冲砂、机械捞砂、化学解堵，它们在不同阶段的现场应用过程中也取得了较好的效果，但各项工艺技术和工具也有自身的局限性，不能很好的满足目前气井清砂作业的需要。而其中利用高压水射流的能量高度集中，对岩体实施高效的破碎和切割的技术，在油、气井解堵领域有较广阔的前景。但是目前高压水射流解堵装置还不太成熟。中国专利号为200420030039.X的文献公开了一种“水力自进式可调速旋转冲砂解堵装置”，其虽然可以实现清砂解堵，但结构复杂，旋转阻力较大，存在旋转密封和使用寿命的问题，需消耗一部分射流能量，射流能量利用率较低。

针对上述问题，本发明专利提出一种高压水力旋转解堵装置。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种高压水力旋转解堵装置，解决井底堵塞问题，简化装置的结构，延长装置的使用寿命。

本发明是通过以下技术方案来实现其发明目的的：

一种高压水力旋转解堵装置，其具有主轴和装于主轴前端的喷头头部；在喷头头部的前端中心位置装有1个轴心喷嘴，在喷头头部的周边装有2-4个周边喷嘴，周边喷嘴在同一圆周方向并与轴心呈同一夹角均匀分布，在射流的作用下产生旋转动力，推动喷头头部和与之相连的喷头壳体一起旋转，由轴心喷嘴与周边喷嘴一起破碎井底堵塞物，并携带颗粒上返。所有喷嘴与旋转喷头用螺纹连接。

本解堵装置在主轴外装配有喷头壳体，所述喷头壳体下端通过螺纹连接喷头头部，喷头壳体上端紧挨主轴上端肩部的下平面，在主轴肩部的下平面上有一圈环槽，槽中有两个贯通肩部的通孔，在环槽中装有阻力块，阻力块上有定位销分别装入对应的通孔中，在通孔内还装入阻力调整弹簧，并用阻力调整螺栓从上方旋入通孔，压住阻力调整弹簧，阻力块的平面系抵在喷头壳体的上端面。

在所述喷头内的中部有一圈突出台阶，将喷头壳体与主轴的壁间间隙分为上下两段，并在两段壁间间隙中分别依次安装轴用弹性挡圈、滚针轴承和推力球轴承，喷头壳体的突出台阶上下端面分别与上、下推力球轴承的端面接触，实现外壳与主轴之间的相对旋转与定位。

在所述主轴的前端中心孔中依次安装预紧弹簧和摩擦副静环，在喷头头部的中心孔上部安装摩擦副动环，与摩擦副静环配合形成端面密封，所述摩擦副动环与旋转喷头的中心孔之间过盈配合，摩擦副静环受预紧弹簧和流体的静压，预紧弹簧提供初始压力，保证初始状态的密封，随着泵压的增大，摩擦副静环受到的压力越大，摩擦副动、静环之间的接触面上的压力越大，密封能力越强。通过调整阻力调整螺栓，改变旋转喷头初始旋转的泵压；随着泵压的增大，旋转动力增大，摩擦副动、静环等处的摩擦阻力也随之增大，故泵压在初始旋转泵压的基础上加大2-10Mpa时，旋转转速控制在100-300r/min左右。根据现场条件，调节阻力调整螺栓，设置初始旋转的压力，实际工作时控制压力比初始旋转泵压高2-10Mpa即可。

本发明以高压水为工作介质，周边喷嘴与轴心呈一定的夹角，射流从周边喷嘴射出产生一定的反冲力，推动喷头旋转，形成旋转射流，冲击井底堵塞物，阻力调整螺栓和摩擦副共同实现喷头的旋转限速，利用端面密封等技术解决了油、气井清砂解堵中的问题，

本发明具有以下技术效果：

1、采用端面密封方式，解决了旋转密封问题，使用寿命延长，结构简单，摩擦阻力小。

2、利用端面密封的旋转阻力随泵压的增大而增大这一特点，防止泵压增幅较小时，旋转速度的剧烈增长而引起射流的雾化，便于实际操作；在不同井深、不同围压条件下井下清砂解堵，只需调整阻力调整螺栓设置初始旋的压力即可，操作方便。实现了满足不同井深、不同围压条件下的冲砂解堵功能，解决了旋转密封、旋转限速等技术难题。

3、采用轴用弹性挡圈、滚针轴承、推力球轴承和喷头壳体上的台阶实现喷头壳体和主轴之间的相对旋转，大大简化了高压水力旋转解堵装置的结构，减小了旋转阻力。

附图说明

图1是本高压水力旋转解堵装置的结构示意图；

图中：1、轴心喷嘴 2、周边喷嘴 3、喷头头部 4、摩擦副动环 5、摩擦副静环 6、轴用弹性卡圈 7、滚针轴承 8、预紧弹簧 9、推力球轴承 10、喷头壳体 11、阻力块 12、阻力调整弹簧、13、阻力调整螺栓 14、主轴

具体实施方式

如图1所示，本高压水力旋转解堵装置具有主轴14和装于主轴前端的喷头头部3；在喷头头部3的前端中心位置装有1个轴心喷嘴1，在喷头头部3的周边装有2-4个周边喷嘴2，周边喷嘴2在同一圆周方向并与轴心呈同一夹角均匀分布，所有喷嘴与喷头头部3用螺纹连接。

在主轴14外装配有喷头壳体10，喷头壳体10下端通过螺纹连接喷头头部3，喷头壳体10上端紧挨主轴14上端肩部的下平面。在主轴14肩部的下平面上有一圈环槽，槽中有至少两个贯通肩部的通孔，在环槽中装有阻力块11，阻力块11上有定位销分别装入对应的通孔中，在通孔内还装入阻力调整弹簧12，并用阻力调整螺栓13从肩部上方旋入通孔，压住阻力调整弹簧12，阻力块11的下平面抵在喷头壳体10的上端面。

在喷头壳体10内的中部有一圈突出台阶，将喷头壳体10与主轴14的壁间间隙分为上下两段，并在两段壁间间隙中分别依次安装轴用弹性挡圈6、滚针轴承7和推力球轴承9，喷头壳体10的突出台阶上下端面分别与上、下推力球轴承9的端面接触，实现喷头壳体10与主轴14之间的相对旋转与定位。采用轴用弹性挡圈、滚针轴承、推力球轴承和喷头壳体上的台阶实现喷头壳体和主轴之间的相对旋转，大大简化了高压水力旋转解堵装置的结构。

在主轴14的前端中心孔中依次安装预紧弹簧8和摩擦副静环5，在喷头头部3的中心孔上部安装摩擦副动环4，与摩擦副静环5配合形成端面密封，所述摩擦副动环4与喷头头部3的中心孔之间过盈配合。采用这样的端面密封，结构简单，使用寿命长，摩擦阻力小，并且摩擦副动、静环之间的摩擦阻力会随泵压的增加而增加，防止泵压增幅较小时，旋转速度的剧烈增长而引起射流的雾化。

Claims (1)

1.一种高压水力旋转解堵装置，其具有主轴(14)和装于主轴前端的喷头前部(3)；在喷头前部(3)的前端中心位置装有1个轴心喷嘴(1)，在喷头前部(3)的周边装有2-4个周边喷嘴(2)，周边喷嘴(2)在同一圆周方向并与轴心呈同一夹角均匀分布，所有喷嘴与喷头前部(3)用螺纹连接；

其特征在于：在所述主轴(14)外装配有喷头壳体(10)，所述喷头壳体(10)下端通过螺纹连接喷头前部(3)，喷头壳体(10)上端紧挨主轴(14)上端肩部的下平面，在主轴(14)上端肩部的下平面上有一圈环槽，槽中有至少两个贯通肩部的通孔，在环槽中装有阻力块(11)，阻力块(11)上有定位销分别装入对应的通孔中，在通孔内还装入阻力调整弹簧(12)，并用阻力调整螺栓(13)从肩部上方旋入通孔，压住阻力调整弹簧(12)，阻力块(11)的下平面抵在喷头壳体(10)的上端面上；

在所述喷头壳体(10)内的中部有一圈突出台阶，将喷头壳体(10)与主轴(14)的壁间间隙分为上下两段，并在两段壁间间隙中分别依次安装轴用弹性挡圈(6)、滚针轴承(7)和推力球轴承(9)，喷头壳体(10)的突出台阶上下端面分别与上、下推力球轴承(9)的端面接触，实现喷头壳体(10)与主轴(14)之间的相对旋转与定位；

在所述主轴(14)的前端中心孔中依次安装预紧弹簧(8)和摩擦副静环(5)，在喷头前部(3)的中心孔上部安装摩擦副动环(4)，与摩擦副静环(5)配合形成端面密封，所述摩擦副动环(4)与喷头前部(3)的中心孔之间过盈配合。

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